Jak temný je vesmír? A co na to sonda New Horizons?

Jak temný je vesmír a co nám to může říci o počtu galaxií v kosmu? Astronomové mohou odhadovat celkový počet galaxií například na základě počítání všech viditelných objektů zobrazených prostřednictvím Hubbleova hlubokého pole (Hubble deep field – HDF) a jejich následným přepočítáním na celkovou plochu oblohy. Avšak některé galaxie jsou příliš slabé a vzdálené, než abychom je mohli přímo detekovat. Nemůžeme je započítat, protože jejich světlo zaplavuje prostor jen velmi nejasnou září.

K měření této záře využili astronomové kosmické sondy unikající z vnitřních oblastí Sluneční soustavy. Vědci využili například pozorování sondy NASA s názvem New Horizons, která po průletu kolem Pluta zamířila do oblasti Kuiperova pásu, za účelem určení jasnosti kosmického optického pozadí. Jejich závěr nastavuje horní limit pro množství slabého jasu, vydávaného galaxiemi, což ukazuje, že tyto galaxie existují pouze v počtu stovek miliard hvězdných ostrovů, a nikoliv v množství biliónů, jak se astronomové donedávna domnívali.

Jak tmavý tedy vesmír je? Jestliže se vzdalujete od světel velkoměsta a pohlédnete vzhůru, obloha mezi hvězdami se zdá být vskutku velmi tmavá. Vnější kosmický prostor nad zemskou atmosférou tlumí světlo dokonce ještě víc, které slábne k inkoustově černé jako uhel. A ještě dokonce ani zde není prostor absolutně černý. Vesmír je zaplavován velmi slabou září nespočetného množství vzdálených hvězd a galaxií.

Nová měření slabé záře pozadí ukazují, že neviditelné galaxie jsou méně početné, než vyplývalo z některých teoretických studií a dosahují pouze stovek miliard a ne dva bilióny galaxií, jak se dříve uvádělo.

„To je důležitý počet k poznání, jak mnoho galaxií ve vesmíru existuje“, říká Marc Postman ze Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland a hlavní autor studie. „My zkrátka nevidíme světlo ze dvou biliónů galaxií.“

Dřívější odhady byly extrapolovány z pozorování hlubokého vesmíru prostřednictvím Hubbleova vesmírného teleskopu HST. Spoléhaly se na matematické modely k odhadu, jak velké množství galaxií bylo příliš malých a slabých na to, aby je HST spatřil. Astronomové usoudili, že 90 % galaxií ve vesmíru bylo za hranicí schopnosti HST detekovat je v oblasti viditelného světla. Nové výsledky, které se spoléhají na měření velmi vzdálené sondy New Horizons, vedou k závěru mnohem skromnějšího počtu galaxií.

Tyto závěry byly prezentovány 13. ledna 2021 na zasedání Americké astronomické společnosti, které bylo otevřeno registrovaným účastníkům.

Kosmické optické pozadí, které se vědecký tým snažil změřit, je viditelné světlo, které je ekvivalentem k mnohem známějšímu kosmickému mikrovlnnému pozadí – ke slabému doznívání samotného Velkého třesku, kdy hvězdy ještě vůbec neexistovaly.

„Zatímco kosmické mikrovlnné pozadí nám říká něco o prvních 450 000 roků po Velkém třesku, kosmické optické pozadí nás informuje do určité míry o celkovém množství všech hvězd, které vznikly od té doby,“ vysvětluje Marc Postman. „To dává určité omezení celkového množství galaxií, které se časem ve vesmíru vytvořily.“

Třebaže je Hubbleův vesmírný teleskop výkonný, astronomové jej nemohli využít k uskutečnění těchto pozorování. Ačkoliv se HST nachází v kosmickém prostoru, obíhá kolem Země a stále trpí rozptýleným světlem. Vnitřní oblast Sluneční soustavy je zaplněná drobnými prachovými částicemi z rozpadajících se asteroidů a komet. Sluneční světlo se od těchto částic odráží a vytváří září nazývanou zodiakální světlo, které může být pozorováno ze Země pozorovateli oblohy.

Aby astronomové unikli ze zodiakálního světla, použili k pozorování observatoře, které opustily vnitřní oblast Sluneční soustavy. Naštěstí sonda New Horizons, která doručila na Zemi fotografie Pluta a objektu Kuiperova pásu s názvem Arrokoth pořízené z těsné blízkosti, je dostatečně daleko k uskutečnění potřebných měření. Ze své vzdálenosti (více než 6,5 miliardy kilometrů daleko v době, kdy byla tato pozorování uskutečněna) sonda New Horizons pozorovala okolní oblohu 10krát tmavší, než je nejtmavší obloha dostupná pro HST.

Nastávající vesmírný teleskop NASA s názvem JWST (James Webb Space Telescope), jehož start je naplánován na 31. 10. 2021, může být schopen pomoci vyřešit záhadu počtu galaxií. Ultra-hluboké pole pozorování prostřednictvím vesmírného teleskopu JWST bude schopno detekovat i jednotlivé slabé galaxie.

Zdroj: https://phys.org/news/2021-01-horizons-spacecraft-dark-space.html a https://hubblesite.org/contents/news-releases/2021/news-2021-01

autor: František Martinek